面向地鐵接駁需求的公交服務能力評估*

句慶玲，龍科軍

(1.智能道路與車路協(xié)同湖南省重點實驗室, 湖南 長沙 410114；2.長沙理工大學 交通運輸工程學院，湖南 長沙 410114)

城市中心區(qū)是城市公共活動體系的核心，是城市政治、經(jīng)濟、文化等公共活動最集中的地區(qū)。以城市空間布局結構為基礎，地鐵網(wǎng)絡在城市中心相對完善，形成城市中心區(qū)以地鐵為骨架、公交為輔助的特征。在中心城區(qū)，考慮地鐵線路具有主導性，在線路規(guī)劃中考慮的尺度、粒度與容量等方面的依據(jù)更宏觀；公交線路則較微觀，以地鐵網(wǎng)絡為骨架完成大流量客流運輸，公交主要負責地鐵網(wǎng)絡未覆蓋的毛細部分，快速疏散地鐵帶來的客流，減少中心城區(qū)的交通壓力。對于非中心區(qū)，地鐵與公交之間會存在競爭等關系。楊曉光等利用ITS技術采集交通管理和運營信息，建立了計算公交車換乘最短時間調度模型。王衛(wèi)平利用物元分析法將公交線網(wǎng)覆蓋性、公交純線網(wǎng)密度、公交站點覆蓋率、公交便利性指標進行整合，分析城市軌道交通與地面常規(guī)公交的接駁情況。張興強等通過軌道換乘方式和換乘設施服務過程分析，建立了基于Petri網(wǎng)的軌道交通換乘設施服務水平評價模型。張營杰等以青島市地鐵為依托，根據(jù)不同接駁模式下公交作用調整公交線路，使整個公共交通網(wǎng)絡最優(yōu)。戴學臻等采用綜合灰色關聯(lián)度法，選取平均換乘時間、平均換乘距離、乘客換乘滿意度、換乘方式4個指標對高鐵車站的地鐵、出租車、公交3種交通方式進行了換乘效率評價。任芳通過分析國內外軌道交通與公交的接駁情況，對福州市軌道1號沿線的公交線路進行了調整。林利分析了軌道交通與常規(guī)公交的瓶頸問題及兩種交通方式換乘存在的問題，以重慶市為例分析了軌道交通建設的長、短期目標，并利用LINGO求解優(yōu)化后的公交線路。楊磊從公交網(wǎng)絡自身合理性、與軌道交通的競爭和合作關系3個層次確定軌道交通沿線公交的評價指標，利用未確知測度模型、信息熵理論和層次分析法評價公交線網(wǎng)，并根據(jù)評估結果調整線網(wǎng)。石小偉等通過分析寧波新建軌道交通的發(fā)展水平構建公交線網(wǎng)布局模型，利用遺傳算法、直達系數(shù)等指標對寧波市公交進行了動態(tài)分析。目前國內主要研究軌道交通與公交的整體接駁情況或整條地鐵線路與沿線公交的接駁，未區(qū)別中心城區(qū)成熟地鐵網(wǎng)絡公交接駁與非成熟地鐵網(wǎng)絡公交接駁等特征。該文主要利用數(shù)據(jù)包絡分析(DEA)模型，對面向中心區(qū)地鐵網(wǎng)絡的公交接駁能力進行評估，為城市中心區(qū)公交站點及線路優(yōu)化提供依據(jù)。

1 接駁能力的定義

接駁原是指無縫連接、搭車換乘。公交接駁能力是指公交車疏散中心區(qū)地鐵載流的效率能力。接駁能力評估主要評價公交車疏散客流量的能力，評價指標主要選取與地鐵換乘公交的相關指標，包括地鐵換乘時間、公交站點位置、公交線路數(shù)、客流量。其中：地鐵換乘時間主要以地鐵站點的經(jīng)緯度坐標為中心點，分別以500、300、100 m輻射半徑計算該范圍內最近公交站點步行到達中心點的平均時間；公交站點位置主要是指該站點與地鐵站點之間的直線距離，換乘距離是乘客選擇后續(xù)出行交通方式的重要因素之一，換乘過程中公交站點距離地鐵站點500 m以內為最佳；公交線路數(shù)是指在篩選地鐵站最近公交站點后，通過該站點的公交線路之和，其表征乘客可選擇的多樣性，給乘客更好的換乘選擇。

2 數(shù)據(jù)采集

Python網(wǎng)絡爬蟲是目前很受歡迎的一個開源編程軟件，相對于MATLAB等軟件，其操作簡單，入門容易。該軟件基于Python代碼自動抓取互聯(lián)網(wǎng)上有價值的信息，信息獲取時間短，操作簡單。

搜索POI模塊是高德開發(fā)者平臺中功能較強的模塊，也是經(jīng)常使用的模塊之一。其使用場景有：1) 關鍵字搜索。通過用POI的關鍵字進行條件搜索，如肯德基等；同時支持設置POI類型搜索，如銀行。2) 周邊搜索。在用戶傳入經(jīng)緯度坐標點附近，在設定的范圍內，按照關鍵字或POI類型搜索。3) 多邊形搜索。在多邊形區(qū)域內進行搜索。4) ID查詢。通過POI ID查詢某個POI詳情，可與輸入提示API配合使用。這里主要使用關鍵字搜索。

編寫爬蟲代碼時需填寫的參數(shù)主要有：1) key參數(shù)。key是開發(fā)者在高德開發(fā)者平臺獲得請求服務權限的標識，可在控制臺中的應用管理免費注冊。2) types參數(shù)。types的含義是查詢POI的類型。高德開發(fā)者平臺通常會通過發(fā)現(xiàn)、采集、處理和發(fā)布將POI數(shù)據(jù)制作成一張地圖，在高德開發(fā)者平臺中提供POI分類編碼(見表1)。分類代碼由6位數(shù)字組成，分為三部分，前兩個數(shù)字代表大類，中間兩個數(shù)字代表中類，最后兩個數(shù)字代表小類。若指定了某個大類，則所屬中類、小類都會顯示。在爬蟲代碼編寫中，可使用keyword參數(shù)代替type參數(shù)。keyword參數(shù)的使用方法與地圖地點查詢一致，只需輸入關鍵字即可。但相對于type參數(shù)，keyword參數(shù)內容搜索會存在一定誤差，精度沒有type參數(shù)高。值得注意的是，編寫爬蟲代碼時如果keywords和types參數(shù)都是空，則默認指定types為120000(商務住宅)和150000(交通設施服務)。3) city參數(shù)，即城市查詢。高德開發(fā)者平臺POI分類數(shù)據(jù)中提供了所有城市的編碼(見表2)，在具體數(shù)據(jù)爬取時填寫相應代碼即可。

表1 POI部分分類

表2 深圳市及管轄區(qū)的編碼

3 公交接駁能力服務評估模型

3.1 評估指標

分析接駁服務時，考慮乘客換乘的便捷性及數(shù)據(jù)獲取方式，選取換乘步行距離、換乘時間、換乘客流量、換乘選擇作為主要影響因素。其中：換乘步行距離L是指乘客從軌道出站口到最近公交站點的最短距離，若在地鐵出站口同時存在多個公交站點，則取距離的平均值；換乘時間T是乘客從軌道交通出站口步行到換乘站點的時間t1、排隊時間t2與換乘候車時間t3之和，這里只考慮軌道交通換乘地面常規(guī)公交消耗的時間，故排隊時間t2與換乘候車時間t3不予考慮，即T=t1；換乘客流量Q是指一天中軌道交通站點集散的客流量；換乘選擇M即公交線路數(shù)，是指乘客對換乘公交線路及公交站點的可選擇數(shù)量。

3.2 DEA模型

目前常用的接駁分析評價方法主要有層次分析法和模糊分析法，這兩種方法在分析評價時具有較強的主觀性，量化指標與實際情況存在一定差別，且模糊評價法的計算過程復雜。DEA是目前較成熟的績效評價方法，主要用于評價相同部門間的相對有效性。采用DEA模型中的投入導向BC2(規(guī)模報酬可變)模型進行公交接駁能力評價。對于任一決策單元，投入導向下對偶形式的BC2模型可表示為：

式中：j=1,2，…，n，表示決策單元；X為投入；Y為產(chǎn)出向量。

若θ=1，S+=S-=0，則決策單元DEA有效；若θ=1，S+≠0，或S-≠0，則決策單元弱DEA有效；若θ<1，則決策單元非DEA有效。

接駁換乘乘客主要考慮換乘距離、舒適性、便捷性等特征，鑒于舒適性、便捷性為無形指標，難以量化，將換乘距離作為產(chǎn)出變量，換乘時間、換乘客流量與換乘選擇作為輸入變量。評估流程見圖1。

圖1 公交接駁能力評估流程

4 深圳市地鐵-公交接駁能力評估

4.1 深圳市公交接駁地鐵基礎條件

4.1.1 地鐵接駁需求

利用Python平臺在深圳市政府公開數(shù)據(jù)平臺中統(tǒng)計得到深圳地鐵刷卡數(shù)據(jù)，分析得靠近香港方向的港口地鐵是主要運輸方式，公交則作為輔助方式疏散地鐵的客流。選取地鐵刷卡數(shù)據(jù)最多的前10個地鐵站點(見表3)對公交接駁能力進行評估。

表3 工作日一天刷卡出站最多的前10個地鐵站點

4.1.2 接駁公交站點

深圳市公交站點共21 981個，每個公交站點有1～44條公交線路通過。上述10個地鐵站點附近的公交站點數(shù)見表4，周邊可選擇的公交數(shù)量見圖2，規(guī)劃的公交線路數(shù)見表5。

表4 臨近地鐵站點的公交站點數(shù)

圖2 地鐵站點周邊可選擇的公交數(shù)量

表5 臨近地鐵站點的規(guī)劃公交線路數(shù)

4.1.3 接駁公交線路

深圳市公交線路共855條，站點共21 981個。從GIS平臺可視化處理結果(見圖3)來看，深圳公交線路大致呈現(xiàn)西密東疏的特征，西南方向是公交最密集的區(qū)域，東邊是最稀疏的區(qū)域。

圖3 深圳市公交線路分布

4.2 接駁能力評估

利用DEA模型中的C2R模型，將換乘步行距離作為輸出變量，平均換乘時間、公交線路數(shù)、臨近公交站點數(shù)量、集散客流作為輸入變量(見表6)，對公交接駁能力進行評估，分析結果見表7。

表6 深圳市地鐵-公交接駁分析數(shù)據(jù)

表7 深圳市地鐵-公交接駁效率分析結果

5 結語

該文選取對公交接駁能力影響最大的換乘步行距離、平均換乘時間、公交線路數(shù)、臨近公交站點數(shù)量、集散客流作為評估指標，利用DEA中的C2R模型對公交接駁地鐵的能力進行評估。對于接駁效率未達到1.000的地鐵站點，需進一步調整公交站點位置及公交線路規(guī)劃。評估中選取的地鐵站點均是客流量大且處于成熟地鐵網(wǎng)絡中的站點，地鐵是交通主骨架，公交是輔助交通工具，這種情況下公交接駁的本質是其是否能快速消散地鐵帶來的客流。

該文主要研究成熟地鐵網(wǎng)絡中客流量較大的地鐵站點與公交的接駁，采用DEA模型中的C2R函數(shù)，其他接駁方式應考慮實際約束條件選擇合適的評估方法。